【手続補正書】
【提出日】平成17年12月8日(2005.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
近年、波長を多重化して送信する方式（ＷＤＭ）の開発、実用化が進んでいる。この方式では、複数の波長の光が１つの光ファイバ内に存在するため、１つの光源の波長のずれを０．１ｎｍ以下におさえる必要がある。このような光通信のレーザ光源としては半導体レーザが用いられ、この半導体レーザとレンズ等をパッケージ内に一体的に収容して半導体レーザモジュールを構成し、この半導体レーザモジュールを光ファイバに結合するようになされている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
ところで、特開平７−１３１１０６号公報にて提案されたステムを用いたパッケージにおいては、半導体レーザを保持する固定具をステムに取り付け、このステムに金属部材が接合され、この金属部材に電子冷却素子の冷却面が接合されるようになされている。これにより、半導体レーザにて発生した熱は固定具からステムを介して電子冷却素子に流れるようになる。そして、パッケージのキャップの円板状の面に、光学系を収容したホルダが固定され、半導体レーザから出射された光が光ファイバに光学結合するようになされている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の特開平７−１３１１０６号公報に提案された光半導体モジュールにおいては、半導体レーザは固定具、ステムおよび金属部材を介して電子冷却素子（熱電モジュール）の冷却面に接合される構造となっている。このため、半導体レーザが直接、電子冷却素子の冷却面に接合されるような構造とはなっていない。この結果、この種の光半導体モジュールは、冷却効率が悪く、電子冷却素子の消費電力が増大するという問題を生じた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
なお、これらの取付部１１ａと、キャップ固定部１１ｂと、端子部１１ｃとからなるキャリヤベース１１はＷＣｕ合金、ＭｏＣｕ合金、Ｃｕ系合金、Ｆｅ系合金を機械加工して作製されている。あるいはＣｕＷ合金、Ｃｕ系合金、Ｆｅ系合金をＭＩＭ法（Metal Injection Molding）により成形したものの焼結により作製されている。そして、これらの合金の表面にはニッケル（Ｎｉ）メッキおよび金（Ａｕ）メッキが施されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
このような熱電モジュール１３は電子クーラー（ＴＥＣ：Thermo Electric Cooler）とも呼ばれる電子デバイスである。なお、上基板１３ａは、下基板（絶縁基板１２に形成されたＣｕ電極パターン１２ａと同様なアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材により構成されており、この基板１３ａ上に、銅（Ｃｕ）メッキとエッチングにより電極パターン１３ｂが形成されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
そして、この熱電モジュール１３上に半導体レーザー（ＬＤ）１４，フォトダイオード（ＰＤ）１５などを配置、固定し、かつ半導体レーザー（ＬＤ）１４の光軸上に光学系を配置して、光軸調整をする。この後、キャリヤベース１１の端子部１１ｃに熱膨張係数が小さいＦｅＮｉＣｏ合金（例えば、コバール（Kovar））製のキャップ部材１７を配置する。ついで、キャップ固定部１１ｂとキャップ部材１７とを銀蝋、銅蝋、金蝋などを用いた蝋付け、あるいはＡｇＳｎ合金、ＡｕＳｉ合金、ＡｕＧｅ合金などの半田を用いた半田付け、あるいはシーム溶接などにより気密に接合して、図２に示すような光半導体モジュール１０ａを形成するようにしている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
（第１実施形態の熱電装置用パッケージの作製例）
ついで、上述のような構成となる第１実施形態の熱電装置用パッケージ１０の具体的な作製例を以下に説明する。まず、取付部１１ａ、キャップ固定部１１ｂおよび端子部１１ｃを備え、ＷＣｕ合金、ＭｏＣｕ合金、Ｃｕ系合金あるいはＦｅ系合金からなるキャリヤベース１１を用意した。また、銅（Ｃｕ）電極パターン１２ａが表面に形成され、かつ一方の端部表面にメタライズ層１２ｂが形成された窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化珪素（ＳｉＣ）等からなる絶縁基板１２を用意した。さらに、上基板１３ａに形成された電極パターン１３ｂに、多数のペルチェ素子１３ｃが接続された半完成の熱電モジュール１３を用意した。なお、銅（Ｃｕ）電極パターン１２ａの端部には端子部となる一対のＣｕ電極パターン１２ａ−１，１２ａ−２が形成されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この場合、まず、絶縁基板１２に形成された銅（Ｃｕ）電極パターン１２ａ上に多数のペルチェ素子１３ｃが接続されるように、半完成の熱電モジュール１３を配置した後、ＳｎＳｂ合金からなる半田により半田付けして熱電モジュール１３を完成させた後、キャリヤベース１１の端子部１１ｃに形成された開口部に、メタライズ層１２ｂが形成された絶縁基板１２を挿入した後、絶縁基板１２をキャリヤベース１１の端子部１１ｃに対して垂直に固定するようにしてもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
そして、リード線１６の延出した部分と、Ｃｕ電極パターン１２ａ−１，１２ａ−２とをワイヤー１２ｃで接続するとともに、半導体レーザ１４やフォトダイオード１５等とも接続した。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
一方、半導体レーザ１４やフォトダイオード１５等を気密に保持するためのキャップ部材１７を用意し、このキャップ部材１７をキャリヤベース１１のキャップ固定部１１ｂに載置した。この後、キャップ部材１７の下端部の内周面を端子部１１ｃの周壁に固着した。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
キャップ部材１７の先端部には光ファイバ１８が取り付けられ、この光ファイバ１８に効率よくレーザ光が入射するように、キャップ部材１７内にはレンズ系（図示せず）が収容されている。このように構成された光半導体モジュール１０ａにおいては、半導体レーザ１４から出射されたレーザ光は、レンズによって光ファイバ１８に効率よく結合されるようになされている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
（第２実施形態の熱電装置用パッケージの作製例）
ついで、上述のような構成となる第２実施形態の熱電装置用パッケージ２０の具体的な作製例を以下に説明する。まず、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミック材を主成分とする２枚のセラミックグリーンシート２２，２３を用意する。ついで、これらの２枚のセラミックグリーンシート２２，２３に、実質的に同じ金型やパンチングマシーン等を使って、複数個の位置合わせ用のガイド孔を穿設した。その後、一方のセラミックグリーンシート２２にスクリーン印刷で、図３（ｂ）に示すような熱電モジュール接合用の銅電極パターン２２ａと、内部電極用の銅電極パターン２２ｂと、外部電極用の銅電極パターン２２ｃとを形成した。また、銅電極パターン２２ｂから導体パターン２３ａに導通するスルーホール導体と、銅電極パターン２２ｃから導体パターン２３ａに導通するスルーホール導体とを形成した。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
一方、他方のセラミックグリーンシート２３にスクリーン印刷で、図３（ｂ）の点線に示すような、内部配線となる導体パターン２３ａを形成した。ついで、先に形成したガイド孔を使って、これらの２層を形成する各セラミックグリーンシート２２，２３を位置合わせした後重ね合わせ、例えば、８０〜１５０℃、５０〜２５０ｋｇ／ｃｍ2で熱圧着して一体化し、セラミックグリーンシート積層体（多層基板）を形成して多層絶縁基板２１とした。そして、一方の端部側の表面にメタライズ層２１ａを形成して多層絶縁基板２１を用意した。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
この場合も、多層絶縁基板２１に形成された熱電モジュール接合用の銅電極パターン２２ａ上に多数のペルチェ素子２４ｃが接続されるように、半完成の熱電モジュール２４を配置した後、ＳｎＳｂ合金からなる半田により半田付けして熱電モジュール２４を完成させた後、キャリヤベース１１に形成された貫通孔に、メタライズ層２１ａが形成された多層絶縁基板２１を挿入した後、多層絶縁基板２１をキャリヤベース１１に対して垂直に固定するようにしてもよい。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一方、多層絶縁基板３１は、図４（ａ）（ｂ）に示されるように、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化珪素（ＳｉＣ）等の絶縁材料からなる上部絶縁基板３２と下部絶縁基板３３が積層、一体化されて形成されている。そして、上部絶縁基板３２には、熱電モジュール接合用のメタライズ層３２ａと、内部電極用の銅電極パターン３２ｂと、外部電極用の銅電極パターン３２ｃと、銅電極パターン３２ｂ，３２ｃから導体パターン３３ａに導通するスルーホール導体とが形成されている。また、下部絶縁基板３３には内部配線となる導体パターン（図４（ａ）（ｂ）に点線で示している）３３ａが形成されている。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
そして、基板４２に形成されたＣｕ電極パターン（図示せず）に、上述した半完成の熱電モジュール１３と同様な半完成の熱電モジュール（なお、これのＡｌＮ製の上基板の厚みは０．３ｍｍである）を配置した。ついで、ＳｎＳｂ合金からなる半田により半田付けして熱電モジュール４３を完成させた後、この上に温度センサが充填されたＣｕ板４４を配置し、さらに、この上に消費電力が１Ｗのヒータ４５を配置し、ヒータ４５に電源を投入した。そして、熱電モジュール４３に電源を投入したところ、温度センサが充填されたＣｕ板４４の温度は２５℃の一定温度に保持することができるという結果が得られた。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
一方、図５（ｂ）に示すように、上述した基台４１と等しい大きさのＦｅ製の基台４６に、厚みが１ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製の基板４７が接合された実験台４０ｂを用意した。ついで、この基板４７上に温度センサが充填されたＣｕ板４８を配置し、さらに、この上に消費電力が１Ｗのヒータ４９を配置した。ここで、ヒータ４９に電源を投入したところ、温度センサが充填されたＣｕ板４８の温度は５５℃まで上昇した。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１０…熱電装置用パッケージ、１０ａ…光半導体モジュール、１１…基台（キャリヤベース）、１１ａ…取付部、１１ｂ…キャップ固定部、１１ｃ…端子部、１１ｄ…貫通孔、１２…絶縁基板、１２ａ…電極パターン、１２ｂ…メタライズ層、１２ｃ…ワイヤー、１３…熱電モジュール、１３ａ…上基板、１３ｂ…電極パターン、１３ｃ…ペルチェ素子、１４…半導体レーザ、１５…フォトダイオード、１６…リード線、１７…キャップ部材、１８…光ファイバ、２０…熱電装置用パッケージ、２１…多層絶縁基板、２１ａ…メタライズ層、２１ｂ…メタライズ層、２２…上部絶縁基板、２２ａ…銅電極パターン、２２ｂ…内部端子、２２ｃ…銅電極パターン、２３…下部絶縁基板、２３ａ…導体パターン、２４…熱電モジュール、２４ａ…上基板、２４ｂ…電極パターン、２４ｃ…ペルチェ素子、３０…熱電装置用パッケージ、３１…多層絶縁基板、３１ａ…メタライズ層、３２…上部絶縁基板、３２ａ…メタライズ層、３２ｂ…内部端子、３２ｂ…銅電極パターン、３２ｃ…銅電極パターン、３３…下部絶縁基板、３３ａ…導体パターン、３４…熱電モジュール、３５…上基板、３６…下基板、３６ａ…電極パターン、３７ｃ…ペルチェ素子、４０ａ，４０ｂ…実験台、４１…基台、４１ａ…温度センサ、４２…基板、４３…熱電モジュール、４４…Ｃｕ板、４５…ヒータ、４６…基台、４６ａ…温度センサ、４７…基板、４８…Ｃｕ板、４９…ヒータ
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004303750.tif 000001
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004303750.tif 000002
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004303750.tif 000003